Романов В.П. Учебно-методическое пособие - Основы языка программирования STEP7 и базового программного обеспечения промышленных контроллеров SIEMENS

Подождите немного. Документ загружается.

3.8 Обзор инструкций сдвига

С помощью инструкций сдвига Вы можете побитно сдвигать содержимое

младшего слова аккумулятора или весь аккумулятор (см. Регистры CPU) влево или

вправо. Сдвиг на n битов влево умножает содержимое аккумулятора на 2n; сдвиг на n

битов вправо делит содержимое аккумулятора на 2n. Например, если Вы сдвигаете

значение 3 в двоичном коде на 3 бита влево, то получается десятичное значение 24. Если

Вы сдвигаете десятичное значение 16 на 2 бита вправо, то в аккумуляторе получается

двоичный

эквивалент десятичного значения 4. Число, задаваемое в виде параметра

инструкции сдвига или, при его отсутствии, содержимое младшего байта аккумулятора 2,

показывает, на сколько битов должен производиться сдвиг. Разряды, освобождающиеся

вследствие операции сдвига, заполняются нулями или состоянием знакового бита (”0” в

случае положительного числа, ”1” в случае отрицательного числа). Бит, сдвигаемый

последним, загружается в бит СС1 слова состояния . Биты CC0 и OV сбрасываются в “0”.

Вы можете оценить бит CC1 слова состояния с помощью операций перехода. Инструкции

сдвига являются безусловными. Это значит, что они выполняются независимо от каких-

либо условий. Они не влияют на бит RLO. Вы можете использовать следующие

инструкции сдвига:

• SSI Сдвиг вправо целого числа со знаком

• SSD Сдвиг вправо двойного целого числа со знаком

• SLW Сдвиг слова влево

• SRW Сдвиг слова вправо

• SLD Сдвиг двойного слова влево

• SRD Сдвиг двойного слова вправо

Рисунок 11 - Пример применения инструкций сдвига

3.9 Обзор инструкций с таймерами

Возможны следующие инструкции с таймерами:

• FR Деблокировка таймера

• L Загрузка текущего значения таймера в ACCU 1 в формате Integer

• LC Загрузка текущего значения таймера в ACCU 1 в BCD - коде

• R Сброс таймера

• SD Таймер задержки включения

• SE Удлиненный импульс

• SF Таймер задержки выключения

• SP Импульс

• SS Таймер задержки включения с памятью

В таблице 4 представлены основные типы таймеров, используемых в программах

на языке STEP 7.

Таблица 4 - Основные типы таймеров и алгоритм их работы

Рисунок 12 - Временные диаграммы работы таймеров

Рисунок 13 - Пример программы с использованием таймеров

3.10 Обзор инструкций с аккумуляторами и адресными регистрами

В Вашем распоряжении имеются следующие инструкции для обработки

содержимого одного или обоих аккумуляторов:

• TAK Обмен содержимым аккумуляторов ACCU 1 и ACCU 2

• PUSH Для CPU с двумя аккумуляторами

• PUSH Для CPU с четырьмя аккумуляторами

• POP Для CPU с двумя аккумуляторами

• POP Для CPU с четырьмя аккумуляторами

• ENT Ввод в стек аккумуляторов

• LEAVE Вывод в стек аккумуляторов

• INC Инкремент ACCU 1-L-L

• DEC Декремент ACCU 1-L-L

• +AR1 Сложение ACCU 1 с адресным регистром AR 1

• +AR2 Сложение ACCU 1 с адресным регистром AR 2

• BLD Инструкция отображения программы

• NOP 0 Нулевая инструкция

• NOP 1 Нулевая инструкция

3.11 Примеры использования инструкций языка STEP 7 для составления

программ.

Пример 1: Управление лентой транспортера

На рисунке 14 показана лента транспортера, которая может приводиться в

движение с помощью электродвигателя. В начале транспортера имеются две кнопки: S1

для запуска и S2 для останова. В конце транспортера тоже имеются две кнопки: S3 для

запуска и S4 для останова. Транспортер можно запускать или останавливать с любого

конца. Также датчик S5 останавливает транспортер, когда предмет, находящийся на ленте,

достигает конца.

Рисунок 14 - Внешний вид объекта управления (транспортера)

Абсолютное и символьное программирование

Вы можете написать программу для управления лентой транспортера, показанного

на рисунке 14, используя абсолютные значения или их символьные имена,

представляющие различные компоненты конвейера. В начале следует создать таблицу

символов для того, чтобы поставить в соответствие выбранным символьным именам

абсолютные адреса.

Таблица 5 - Таблица адресации

Рисунок 15- Список инструкций для управления конвейером

Рисунок 16 - Варианты программы управления

Пример2: Математические инструкции с целыми числами

Следующий пример программы показывает, как использовать арифметические

операции с целыми числами и команды L и T для вычисления результата следующего

уравнения:

MD4 = ((IW0 + DB5.W3) x 15) / MW2

Рисунок 17 - Список инструкций программы

STEP7 - ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ РАЗРАБОТКИ,

ТЕСТИРОВАНИЯ И ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ ПРОГРАММ

Основными утилитами пакета STEP 7, которые доступны из папки SIMATIC -

STEP 7, являются:

 SIMATIC Manager;

 LAD, STL, FDB – Programming S7;

 Memory Card Parameter Assignment;

 NetPro – Configuring Networks;

 PID Control Parameter Assignment;

 S7 SCL – Programming S7 Blocks;

 S7-GRAPH – Programming Sequential Control System;

 S7-PDIAG – Configuring Process Diagnostic;

 S7-PLCSIM Simulating Modules;

 Setting the PG-PC Interface;

 Configure SIMATIC Workspace.

Основной программой STEP 7 является SIMATIC Manager, который позволяет

производить основные операции с проектом, такие как создание, сохранение, открытие, а

также управлять работой проекта, запускать различные утилиты, связывать их между

собой и т.д.

Программа LAD, STL, FDB – Programming S7 Blocks – редактор, позволяющий

программировать блоки, основываясь на одном из трех представлений языка

программирования. Язык LAD – Ladder Diagram (контактный план) – использует

представление программы в виде коммутационной схемы, состоящей из переключателей,

линий связи, ключей и т.п. STL – Statement List (список операторов) – язык, подобный

ассемблеру. FDB – Function Block Diagram – функциональная схема, основанная на

логических элементах, триггерах и т.п.

Утилита Memory Card Parameter Assignment позволяет сохранять

пользовательскую программу в память EPROM (электрически программируемая

постоянная память), используя программатор или, в случае персональной ЭВМ, на

внешнее устройство.

Программа NetPro – Configuring Networks позволяет конфигурировать

промышленные сети, такие как MPI, PROFIBUS или Industrial Ethernet.

Утилита PID Control Parameter Assignment позволяет автоматизировать

процедуру расчета и настройки параметров ПИД-регуляторов, используемых в системах

управления.

С базовым пакетом обычно поставляются специальные утилиты, позволяющие

проводить создание программ различными способами, такими как: написание программ

на языке программирования высокого уровня SCL, который похож на паскаль, с помощью

программы S7 SCL; графическая разработка программ в виде последовательности шагов и

переходов между ними посредством утилиты S7-GRAPH. Могут также поставляться

дополнительные пакеты.

S7-PDIAG – Configuring Process Diagnostic – это программа, используемая для

диагностики проектов.

Утилита S7-PLCSIM Simulating Modules предназначена для программной

имитации работы контроллера, что позволяет разрабатывать проекты и проверять и

отлаживать работу программ без подключения реального оборудования.

Программа Setting the PG-PC Interface применяется для установки параметров

локальных станций, подключенных к многоточечному интерфейсу MPI.

Configure SIMATIC Workspace позволяет конфигурировать проекты, создаваемые

с использованием нескольких терминалов.

5.1 ЭЛЕМЕНТЫ ПРОЕКТА В SIMATIC MANAGER

SIMATIC Manager – это графический интерфейс для редактирования объектов S7

(проектов, файлов пользовательских программ, блоков, оборудования станций и

инструментов). Основное окно утилиты показано на рисунке 16 .

Основными элементами панели главного меню программы SIMATIC Manager

являются разделы File, PLC, View, Options, Window и Help, содержание которых зависит

от текущего окна.

На панели инструментов вынесены наиболее часто используемые кнопки.

Вначале рассмотрим структуру проекта в SIMATIC Manager, которая показа на рисунке

17.

Данные хранятся в проекте в виде объектов. Объекты в проекте размещаются в

древовидной структуре, которая показана в левой части рисунке 17. Она подобна

структуре, используемой в Windows Explorer. Различаются только иконки объектов.

Содержимое правой части окна SIMATIC Manager зависит от выбранного в левой части

объекта.

На самом верхнем уровне, который (см. рисунке 17) называется S7_Pro1,

расположен сам проект. Каждый проект представляет базу, в которой хранятся все

относящиеся к нему данные. Элементами проекта являются сети и их элементы – станции

и другие узлы. В данном примере проект S7_Pro1 содержит многоточечный интерфейс

MPI(1), к которому подключена одна станция SIMATIC 300 Station.

Рисунок

Меню и панель инструментов SIMATIC Manager

Рисунок

Структура проекта в SIMATIC Manager

На втором уровне, который показан на рисунке 18, находятся станции, которые

являются исходными объектами для конфигурирования аппаратуры. Здесь хранится

информация о конфигурации аппаратуры и параметрах модулей. На рисунке 18 уровень

станций содержит один элемент – SIMATIC 300 Station, который в свою очередь содержит

контроллер CPU316-2DP(1). Другое оборудование можно просматривать утилитой

Hardware.

Рисунок

Уровень станции в SIMATIC Manager

В свою очередь, процессор CPU316-2DP(1) содержит пользовательские программы,

в данном случае S7 Program(1), которые могут быть написаны в виде блоков Blocks или

исходных кодов Sources. Последующие уровни зависят от содержимого предыдущих.

На рисунке 19 показан один из примеров уровня Blocks

Основными блоками, которые используются в STEP 7, являются:

а) организационный блок, например OB1, который является основной циклически

исполняемой программой;

б) функция, например FC1, применяемая для замены типовых или часто

повторяющихся блоков;

в) функциональный блок, например FB1, в отличие от функции имеет отдельную

память в глобальном пространстве, называемую блоком данных, за счет чего

функциональный блок может сохранять свои переменные в общем адресном

пространстве;

г) блоки данных, например DB1, наличие которых обусловлено гарвардской

архитектурой контроллеров.

Рисунок

Уровень блоков

5.2 СОЗДАНИЕ ПРОЕКТА В SIMATIC MANAGER

Рассмотрим основные этапы создания проекта с помощью мастера «New Project

Wizard», который находится в разделе «File» главного меню утилиты SIMATIC Manager.

Создание проекта состоит из четырех шагов, которые демонстрируются на рисунках 20-

23.

Рисунок

Первый шаг создания проекта

В первом окне, показанном на рисунке 20, пользователю предлагается выбрать

структуру проекта по умолчанию, показанную в двух окнах, нажав кнопку «Finish», или

продолжить пошаговое создание проекта, нажав кнопку «Next». При выборе пошагового

режима появляется второе окно, демонстрируемое на рисунке 21, в котором предлагается

выбрать тип процессора (процессоров) из списка и установить его MPI-адрес – адрес

подключения к многоточечному интерфейсу (Multi Point Interface).

Рисунок

Второй шаг при создании проекта

Нажав кнопку «Next», можно перейти к третьему шагу, который поясняется на

рисунке 22.

Рисунок

Третий шаг при создании проекта

На третьем этапе можно выбрать тип организационных блоков, которые

планируется использовать в программе, например: блок OB1 «Cycle Execution» – означает

циклически исполняемую программу; блок OB10 «Time of Day Interrupt» – означает

прерывание, вызываемое по времени суток; блок OB20 «Time Delay Interrupt» – означает

прерывание, вызываемое по истечении заданного временного интервала; блок OB30

«Cycle Interrupt» – это циклически вызываемое прерывание; блок OB40 «Hardware

Interrupt 1» – программа, выполняемая по приходу прерывания от внешней аппаратуры;

блок OB60 «Multicomputing Interrupt» – предназначен для прерываний, вызываемых

различными способами. Кроме того, существует ряд блоков, предназначенных для

обработки ошибок, таких как ошибка таймера (OB80 «Cycle Time Fault»), ошибка системы

питания (OB81 «Power Supply Fault»), ошибка ввода-вывода (OB82 «I/O Point Fault»),

ошибка процессора (OB84 «CPU Fault»), ошибка загрузки организационного блока (OB85

«OB Not Loaded Fault»), отсутствие контакта в соединительном разъеме (OB86 «Loss of

Rack Fault»), ошибка соединения (OB87 «Communication Fault»). Также существует три

блока для перезапуска: полный перезапуск (OB100 «Complete Restart»); обычный

перезапуск (OB101 «Restart»); холодный перезапуск (OB102 «Cold Restart»). Последние

два блока – ошибка программирования контроллера (OB121 «Programming Error») и

ошибка доступа к блоку (OB122 «Module Access Error»).

Рисунок

Присвоение имени проекту

Кроме того, в окне, показанном на рисунке 22, имеется возможность установить

язык программирования, наиболее удобный для пользователя – STL (список операторов),

LAD (контактный план) или FBD (функциональный оператор).

В последнем окне, показанном на рисунке 23, предлагается задать имя проекта.

Результатом работы «New Project Wizard» является созданный проект, который

появляется после нажатия кнопки Finish в последнем диалоговом окне.

Добавление новых элементов в проект осуществляется через меню «Insert».

Сохранение проекта, копирование блоков происходит стандартным способом через буфер

или с помощью манипулятора.

5.3 КОНФИГУРИРОВАНИЕ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ

Конфигурирование аппаратных средств проекта осуществляется посредством

утилиты «Hardware Configuration». Чтобы запустить указанную программу, необходимо

перейти на уровень станций, который показан на рисунке 18, и двойным щелчком нажать

кнопку «Hardware», в результате чего появится окно, показанное на рисунке 24.

Рисунок

Окно конфигурации аппаратной части

Рабочее поле утилиты Hardware Configuration разбито на три основные части. В

левой верхней части показаны стойки с отдельными слотами. Они расположены на шинах.

В левой нижней части находится таблица с адресами входов-выходов, различных блоков и

контроллеров. В правой части окна расположена библиотека элементов, из которых

можно собирать стойки.

Создание аппаратной части начинается с добавления стойки (Rack), которая

находится в соответствующем каталоге. Например, при создании станции SIMATIC 300